中压开关柜中的隔离开关

一、隔离开关的概述

1．高压隔离开关的特点

隔离开关又称刀闸，是一种没有灭弧装置的开关电器，敞开式隔离开关的触头全部敞露在空气中。在分闸状态下，有明显可见的断口；在合闸状态下能可靠地通过正常工作电流，并能在规定的时间内承受故障短路电流和相应电动力的冲击。隔离开关没有灭弧装置，仅能用来分、合只有电压没有负荷电流的电路，否则会在隔离开关的触头间形成强大电弧，危及设备和人身安全，造成重大事故。因此，在电路中隔离开关一般只能在断路器已将电路断开的情况下才能接通或断开。

隔离开关的动触头和静触头断开后，两者之间的距离应大于被击穿时所需的距离，避免在电路中发生过电压时断开点发生击穿，以保证检修人员的安全。必要时可在隔离开关上附设接地开关，以供检修时接地用。

为了满足不同接线和不同场地条件下达到合理布置、缩小空间和占地面积以及适应不同用途和工作条件的要求，隔离开关已发展成了较多品种和规格的系列化产品。

2．高压隔离开关的用途

隔离开关是变电所中用量最多的高压电器，它的主要用途是保证高压电器设备检修时的安全。用隔离开关将需要检修的部分与其他带电部分可靠地断开隔离，工作人员可以安全地检修电器设备，不致影响其余部分的工作，隔离开关的主要用途为：

（1）检修与分段隔离

利用隔离开关断口的可靠绝缘能力，使需要检修的电气设备与带电系统相互隔离，以保证被隔离的设备能安全地进行检修。

（2）改变运行方式

在断口两端接近等电位的条件下，带电进行分、合闸，变换母线或其他不长的并联线路的接线方式，例如双母线电路中的倒换母线操作等。

（3）接通和断开小电流电路

利用隔离开关断口在分开时的电弧拉长和空气的自然熄弧能力，分、合一定长度的母线、电缆或架空线路的电容电流；分、合电压互感器、避雷器或分、合变压器的接地中性点；分、合励磁电流不超过2 A的空载变压器；分、合电容电流不超过5 A的空载线路等。

（4）自动快速隔离

快速隔离开关具有自动快速分开断口的性能。这类隔离开关在一定的条件下能迅速隔离开已发生故障的设备和线路，达到节省断路器用量的目的。

3. 隔离开关基本要求

① 应有明显的断开点，运行人员能清楚看出隔离开关的分、合状态，易于区别电器是否与电网隔离。

② 断开点间应具有可靠的绝缘。即要求断开点间有足够的安全距离，能保证在过电压和相间击穿的情况下，确保检修、运行人员安全。

③ 具有足够的热稳定性和动稳定性。即受到允许范围内电流的热效应和电动力作用时，其触头不能熔焊，也不能因电动力的作用而断开或损坏。

④ 对于用在气候寒冷地区的户外型隔离开关应具有设计要求的破冰能力，在冰冻的环境里应能可靠地分、合闸。

⑤ 带有接地刀开关的隔离开关，隔离开关的主刀开关与接地刀开关之间要有机械的或电气的联锁机构，以保证分闸时先断开隔离开关的主刀开关，后闭合接地刀开关；合闸时，先断开接地刀开关，后闭合隔离开关的主刀开关的操作顺序。

⑥ 隔离开关与断路器配合使用时，要有机械的或者电气的联锁装置，保证断路器分闸后隔离开关才能分闸，隔离开关合闸后断路器才能合闸。

⑦ 结构简单，动作准确可靠。

4. 高压隔离开关的分类

隔离开关类型很多，一般按下列方法进行分类：

① 按安装地点的不同，可分为户内式和户外式两种。

② 按支柱绝缘子的数目，可分为单柱式、双柱式和三柱式。

③ 按隔离开关的运动方式，可分为水平旋转式、垂直旋转式、摆动式和插入式四种。

④ 按有无接地装置及装设接地开关数量的不同，分为不接地（无接地刀开关）、单接地（有一个接地刀开关）和双接地（有两个接地刀开关）三类。

⑤ 按极数，可分为单极和三极两种。

⑥ 按操动机构的不同，可分为手动、电动等类型。

⑦ 按使用性质不同，分为一般用、快分用和变压器中性点接地用三类。

5. 高压隔离开关的型号

隔离开关型号、规格一般由文字符号和数字表示：

[1][2][3]—[4][5]/[6]

[1]　产品字母代号：隔离开关用G；

[2]　安装场所代号：户内用N；户外用W；

[3]　设计序列顺序号：用数字1、2、3、…表示；

[4]　额定电压，kV；

[5]　其他标志：如T表示统一设计；G表示改进型；D表示带接地刀闸；K表示快分型等；

[6]　额定电流，A。

二、隔离开关的典型结构

隔离开关由导电部分、绝缘部分、操动机构、传动机构、支持底座五部分组成，各组成部分的功能如下：

① 导电部分：包括触头、闸刀、接线座。主要起传导电路中的电流、关合和开断电路的作用。

② 绝缘部分：包括支持绝缘子和操作绝缘子。实现带电部分和接地部分的绝缘。

③ 操动机构：通过手动、电动、气动、液压向隔离开关的动作提供能源。

隔离开关的操动机构，常用的有手动和电动两类。采用手动操动机构时，必须在隔离开关安装地点就地操作。手动操动机构结构简单、价格低廉、维护工作量少，而且，在合闸操作后能及时检查触头的接触情况，因此被广泛应用；电动操动机构操作隔离开关时，操作方便、省力和安全，且便于在隔离开关和断路器间实现闭锁，以防止误操作。电动操动机构结构复杂、价格贵、维护工作量大，但可以实现远方操作，主要用于户内式重型隔离开关。

④ 传动机构：由拐臂、联杆、轴齿或操作绝缘子组成。接受操动机构的力矩，将运动传动给触头，以完成隔离开关的分、合闸动作。

⑤ 支持底座：将导电部分、绝缘部分、传动机构、操动机构等固定为一体，并使其固定在基础上。

三、三工位隔离开关

1. 概　述

三工位隔离开关通常用于GIS中，其有三个工作位置：隔离开关主断口接通的合闸位置、主断口分开的隔离位置、接地侧的接地位置。

三工位开关整合了隔离开关和接地开关两者的功能，即可由一把刀闸来完成，这样就可以实现机械闭锁，防止主回路带电时接通接地刀闸。因为三工位隔离开关用的是一把刀闸，其工作位置在某一时刻是唯一的，即主刀闸不是在合闸位置，就是在隔离位置或接地位置。而不像传统的隔离开关，主刀闸和接地刀闸是独立的，两把刀闸之间可能出现误操作。

三工位隔离开关外形图如图4.34所示，其采用母线穿墙式整块绝缘底板，三工位结构确保隔离开关合闸时不能接地，接地时不能合闸，配有同轴手动操动机构和位置定位装置与断路器，具有机械联锁以确保隔离开关不会带负荷分合闸，配置带电显示功能。

图4.34　三工位隔离开关外形图

2. 三工位隔离开关位置

三工位隔离开关位置如表4.1所示。

3. 三位置开关操作的注意事项

① 手动合隔离开关时机械联锁可防止三工位开关带负荷操作。

② 带负荷接地会损坏三工位开关。

③ 只有断路器合闸后，接地过程才结束。

④ 在装有马达操作三工位开关的开关柜中，如果马达电源出现故障，三工位开关在非特定的位置，必须用紧急操作杆手动操作三工位开关。

⑤ 紧急操作杆没有停止位置。操作超过了停止位置会损坏三工位开关。

⑥ 操作紧急操作杆时一定要一次操作到位，严禁来回搬动，以防止误操作。

⑦ 馈线接地应遵守五项安全守则：

a. 与开关柜绝缘；

b. 确保不会重合闸；

c. 检查供电侧的安全绝缘；

d. 接地和短路；

e. 覆盖或隔离附近的带电体。

⑧ 要确保断路器不会打开，应：

a. 向上拉锁定装置；

b. 装上挂锁。

⑨ 解除接地时应：

a. 取下挂锁；

b. 锁定装置的杆自动向下回位；

c. 操作断路器到“分开”位置；

d. 操作接地开关到“分开”位置。

表4.1　三工位隔离开关位置表

四、户内隔离开关

户内隔离开关分为单极式和三级式两种。一般为闸刀式结构并多采用线接触触头，如图4.35所示为户内隔离开关的典型结构图。

图4.35　户内隔离开关典型结构
1—闸刀；2—操作绝缘子；3—静触头；4—支持绝缘子；5—底座；6—拐臂；7—转轴

户内隔离开关导电部分包括闸刀1（动触头）、静触头3。闸刀及静触头采用铜导体制成，一般额定电流为3 000 A及以下的隔离开关采用矩形截面的铜导体，额定电流为3 000 A以上则采用槽形截面的铜导体。闸刀由两片平行刀片组成，电流平均流过两刀片且方向相同，产生相互吸引的电动力，使接触压力增加。支持绝缘子4固定在角钢底座5上，承担导电部分的对地绝缘。操作绝缘子2与闸刀1及转轴7上对应的拐臂铰接，操动机构则与轴端拐臂6连接，各拐臂均与轴硬性连接。当操动机构动作时，带动转轴转动，从而驱动闸刀转动而实现分、合闸。